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JP2015029004A - Plasma cvd system and film formation method - Google Patents

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JP2015029004A
JP2015029004A JP2013157824A JP2013157824A JP2015029004A JP 2015029004 A JP2015029004 A JP 2015029004A JP 2013157824 A JP2013157824 A JP 2013157824A JP 2013157824 A JP2013157824 A JP 2013157824A JP 2015029004 A JP2015029004 A JP 2015029004A
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Japan
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electrode
film
substrate
plasma cvd
film formation
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Application number
JP2013157824A
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Japanese (ja)
Inventor
森川 泰宏
Yasuhiro Morikawa
泰宏 森川
敏幸 作石
Toshiyuki Sakuishi
敏幸 作石
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Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma CVD system which enables the film formation in a low-temperature process of a temperature of 180°C or below while keeping a film-formation speed.SOLUTION: A plasma CVD system of the present invention comprises at least: a first electrode disposed in an internal space of a vacuum processing tank; a second electrode to put a substrate on which is opposed to the first electrode and includes temperature control means; a shower plate provided on the second electrode side of the first electrode to face the substrate; a first power source for applying a high-frequency AC voltage of 2 MHz or higher to the first electrode; a second power source for applying a low-frequency AC voltage of 100 kHz to 1 MHz to the second electrode; means for introducing a processing gas from outside the vacuum processing tank into a space located between the first electrode and the shower plate; and evacuation means for regulating the internal space of the vacuum processing tank to a desired pressure. The distance between a surface of the second electrode on which the substrate is placed and a surface of the shower plate which is opposed to the second electrode is 15-40 mm.

Description

本発明は、プラズマCVD装置及び成膜方法に係る。より詳細には、180℃以下の低温プロセス温度において成膜可能なプラズマCVD装置及び成膜方法に関する。   The present invention relates to a plasma CVD apparatus and a film forming method. More specifically, the present invention relates to a plasma CVD apparatus and a film forming method capable of forming a film at a low process temperature of 180 ° C. or lower.

近年、半導体分野では、半導体素子の高集積化、高性能化が求められている。これらの要求を解決するための手段として、段差被覆性に優れ、欠陥の少ない緻密な膜が期待されるプラズマCVD(化学気相成長)法による成膜が注目を集めている。   In recent years, high integration and high performance of semiconductor elements are required in the semiconductor field. As means for solving these demands, film formation by a plasma CVD (chemical vapor deposition) method, which is expected to be a dense film having excellent step coverage and few defects, has attracted attention.

プラズマCVD装置では、プラズマを用いて原料ガスを分解し、例えば、基体の被成膜面に薄膜を形成する。このプラズマCVD装置においては、例えば、複数の噴出口を有するシャワープレートによって、チャンバ内の空間が、基体が配置される成膜空間(反応室)と、原料ガスが導入されるガス導入空間とに分けられている。また、チャンバには、高周波電源が接続されており、シャワープレートがカソード電極として機能している。ガス導入空間に導入されたガスは、シャワープレートの各噴出口から均一に成膜空間に噴出される。このとき、成膜空間内に原料ガスのプラズマが発生し、プラズマによって分解された原料ガスが基体の被成膜面に到達して所望の膜が基体上に形成される(例えば、特許文献1)。このようなプラズマCVD装置では、例えば300℃以上の高温で成膜が行われている。   In a plasma CVD apparatus, a source gas is decomposed using plasma, and, for example, a thin film is formed on a film formation surface of a substrate. In this plasma CVD apparatus, for example, by a shower plate having a plurality of jet holes, the space in the chamber is divided into a film formation space (reaction chamber) in which the substrate is disposed and a gas introduction space into which the source gas is introduced It is divided. The chamber is connected to a high frequency power source, and the shower plate functions as a cathode electrode. The gas introduced into the gas introduction space is uniformly ejected from the respective ejection ports of the shower plate into the film formation space. At this time, plasma of the source gas is generated in the film formation space, and the source gas decomposed by the plasma reaches the film formation surface of the substrate to form a desired film on the substrate (for example, Patent Document 1). ). In such a plasma CVD apparatus, film formation is performed at a high temperature of, for example, 300 ° C. or higher.

ところで、近年では、半導体装置の小型化、薄型化が進んでおり、これに従い、用いられる基材(ガラス基板など)の厚さも薄くなる傾向にある。
しかしながら、薄いガラス基板を用いて、高温でのプラズマCVD成膜を行うと、ガラス基板が反ったり、割れたり、といった損傷を受けるおそれがある。また、ガラス基板が、接着剤等を用いて貼り合わせられた積層基板である場合、接着剤の種類によっては、高温での成膜処理により接着力が低下し、基板が剥がれるおそれもある。
一方、低温での成膜処理を行うと、成膜速度が遅くなってしまうという問題がある。
By the way, in recent years, semiconductor devices have been reduced in size and thickness, and accordingly, the thickness of a base material (such as a glass substrate) used tends to be reduced.
However, when plasma CVD film formation is performed at a high temperature using a thin glass substrate, the glass substrate may be damaged, such as warping or cracking. In addition, when the glass substrate is a laminated substrate bonded using an adhesive or the like, depending on the type of the adhesive, the adhesive force may be reduced due to film formation at a high temperature, and the substrate may be peeled off.
On the other hand, when the film forming process is performed at a low temperature, there is a problem that the film forming speed is slowed down.

特開2002−280377号公報JP 2002-280377 A

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、成膜速度を維持しつつ、より低温(例えば180℃以下)のプロセス温度で成膜可能な、プラズマCVD装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、プラズマCVD装置を用いて、成膜速度を維持しつつ、より低温(例えば180℃以下)のプロセス温度で成膜可能な、成膜方法を提供することを第二の目的とする。
The present invention has been devised in view of such a conventional situation, and provides a plasma CVD apparatus capable of forming a film at a lower process temperature (for example, 180 ° C. or lower) while maintaining the film forming speed. The primary purpose is to do.
The second object of the present invention is to provide a film forming method capable of forming a film at a lower process temperature (for example, 180 ° C. or lower) while maintaining the film forming speed using a plasma CVD apparatus. And

本発明の請求項1に記載のプラズマCVD装置は、真空処理槽の内部空間に配された第一電極(上部電極)と、前記内部空間において前記第一電極と対向配置され、基体(被処理体)を載置するとともに温度制御手段を内在した第二電極(下部電極)と、前記第一電極の前記第二電極側に設けられ、前記基体と対向配置されたシャワープレートと、前記第一電極に対して2MHz以上の高周波交流電圧を印加する第一電源と、前記第二電極に対して100kHz以上1MHz以下の低周波交流電圧を印加する第二電源と、前記第一電極と前記シャワープレートとの間に位置する空間内に、前記真空処理槽の外部からプロセスガスを導入する手段と、前記真空処理槽の内部空間を所望の圧力に調整する排気手段と、少なくとも具備してなるプラズマCVD装置であって、前記第二電極において前記基体を載置する面と、前記シャワープレートにおいて前記第二電極と対向する面との間隔(T/S)が、15mm以上40mm以下であることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の成膜方法は、請求項1に記載のプラズマCVD装置を用いて基体(の被処理面)上にシリコン酸化膜を形成する成膜方法であって、プロセスガスの原料としてテトラエトキシシラン(略してTEOS、正珪酸四エチルSi(OC)またはモノシランを用い、成膜時における前記基体の温度[℃]が(150以上)180以下であることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の成膜方法は、請求項2に記載の成膜方法において、前記基体上にシリコン酸化膜を形成する成膜速度[nm/min]が80以上360以下であることを特徴とする。
The plasma CVD apparatus according to claim 1 of the present invention includes a first electrode (upper electrode) disposed in an internal space of a vacuum processing tank, and a counter electrode disposed in the internal space so as to face the first electrode. A second electrode (lower electrode) in which a temperature control means is placed, a shower plate provided on the second electrode side of the first electrode and disposed opposite to the base, and the first A first power source for applying a high frequency AC voltage of 2 MHz or higher to the electrode; a second power source for applying a low frequency AC voltage of 100 kHz to 1 MHz to the second electrode; the first electrode and the shower plate And a means for introducing process gas from the outside of the vacuum processing tank, and an exhaust means for adjusting the internal space of the vacuum processing tank to a desired pressure. In the CVD apparatus, a distance (T / S) between a surface of the second electrode on which the substrate is placed and a surface of the shower plate facing the second electrode is 15 mm or more and 40 mm or less. It is characterized by.
A film forming method according to a second aspect of the present invention is a film forming method for forming a silicon oxide film on a substrate (surface to be processed) using the plasma CVD apparatus according to the first aspect, wherein a process gas is formed. Tetraethoxysilane (TEOS for short, tetraethyl silicate Si (OC 2 H 5 ) 4 ) or monosilane is used as a raw material, and the substrate temperature [° C.] during film formation is (150 or more) 180 or less. It is characterized by.
The film forming method according to claim 3 of the present invention is the film forming method according to claim 2, wherein a film formation rate [nm / min] for forming a silicon oxide film on the substrate is 80 or more and 360 or less. It is characterized by that.

本発明の請求項1に係るプラズマCVD装置によれば、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔(T/S)を、15mm以上40mm以下とすることにより、導入されたプロセスガスの存在する空間が広くなる。すなわち、内部空間により多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、従来(190℃以上)より低温域(180℃以下)においても、効率的に成膜することができる。ゆえに、本発明では、より低温(例えば180℃以下)のプロセス温度で成膜可能な、プラズマCVD装置を提供することができる。特に、本発明のプラズマCVD装置は、降伏電圧(BV)特性に優れたシリコン酸化膜の形成に寄与する。
また、本発明の請求項2に係る成膜方法によれば、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔(T/S)を、15mm以上40mm以下とした、プラズマCVD装置を用いることにより、導入されたプロセスガスの存在する空間を広くすることができる。すなわち、内部空間により多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、従来(190℃以上)より低温域(180℃以下)においても、効率的に成膜することができる。その結果、本発明では、成膜速度を維持しつつ、より低温(例えば180℃以下)のプロセス温度で成膜可能な、プラズマCVD方法を提供することができる。特に、本発明の成膜方法は、降伏電圧(BV)特性に優れたシリコン酸化膜の形成に寄与する。
また、請求項2の構成とすることにより、成膜速度を変えることなく、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力[MPa]を、+(プラス)200〜0〜−(マイナス)150の範囲で広範囲に制御することができる。
また、本発明の請求項3に係る成膜方法によれば、TEOS流量を変化させるだけで、成膜速度[nm/min]を、80以上360以下と、4.5倍程度まで向上させることも可能となる。また、この範囲において、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、+(プラス)〜0〜−(マイナス)の範囲で広範囲に制御することができる。
According to the plasma CVD apparatus according to claim 1 of the present invention, the interval (T / S) between the surface of the second electrode on which the substrate is placed and the surface of the shower plate facing the second electrode is 15 mm or more and 40 mm. By making the following, the space where the introduced process gas exists becomes wider. That is, more gas can be introduced into the internal space, which facilitates decomposition of the process gas. As a result, it is possible to efficiently form a film even in a lower temperature range (180 ° C. or lower) than the conventional one (190 ° C. or higher). Therefore, the present invention can provide a plasma CVD apparatus capable of forming a film at a lower process temperature (for example, 180 ° C. or lower). In particular, the plasma CVD apparatus of the present invention contributes to the formation of a silicon oxide film having excellent breakdown voltage (BV) characteristics.
According to the film forming method of the present invention, the distance (T / S) between the surface of the second electrode on which the substrate is placed and the surface of the shower plate facing the second electrode is 15 mm. By using a plasma CVD apparatus having a thickness of 40 mm or less, the space where the introduced process gas exists can be widened. That is, more gas can be introduced into the internal space, which facilitates decomposition of the process gas. As a result, it is possible to efficiently form a film even in a lower temperature range (180 ° C. or lower) than the conventional one (190 ° C. or higher). As a result, the present invention can provide a plasma CVD method capable of forming a film at a lower process temperature (for example, 180 ° C. or lower) while maintaining the film formation rate. In particular, the film forming method of the present invention contributes to the formation of a silicon oxide film having excellent breakdown voltage (BV) characteristics.
Further, with the configuration of claim 2, by changing the bias power without changing the film formation rate, the internal stress [MPa], which is one of the characteristics of the thin film obtained, is + (plus) 200. It can be controlled over a wide range in the range of ˜0 to − (minus) 150.
According to the film forming method of the present invention, the film forming rate [nm / min] can be improved to about 4.5 times as high as 80 to 360 only by changing the TEOS flow rate. Is also possible. In this range, by changing the bias power, the internal stress, which is one of the characteristics of the obtained thin film, can be controlled in a wide range from + (plus) to 0- (minus).

本発明の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus in embodiment of this invention. 本発明のプラズマCVD装置を用い、T/Sと、得られた薄膜の降伏電圧(BV)との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between T / S and the breakdown voltage (BV) of the obtained thin film using the plasma CVD apparatus of this invention. 本発明のプラズマCVD装置を用い、印加されるバイアスパワーと、得られた薄膜の内部応力との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the bias power applied using the plasma CVD apparatus of this invention, and the internal stress of the obtained thin film. 本発明のプラズマCVD装置を用い、TEOSの流量と成膜速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the flow volume of TEOS and the film-forming speed | velocity | rate using the plasma CVD apparatus of this invention. 従来のプラズマCVD装置と、本発明のプラズマCVD装置において、電流−電圧特性を示す図である。It is a figure which shows a current-voltage characteristic in the conventional plasma CVD apparatus and the plasma CVD apparatus of this invention. 本発明のプラズマCVD装置を用い、微細孔の内部に薄膜を形成した様子を示す写真である。It is a photograph which shows a mode that the thin film was formed inside the micropore using the plasma CVD apparatus of this invention.

以下、本発明に係るプラズマCVD装置の実施形態を図面に基づき説明する。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
Hereinafter, embodiments of a plasma CVD apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings used for the following description, the dimensions and ratios of the respective components are appropriately changed from the actual ones in order to make the respective components large enough to be recognized on the drawings.

図1は、本実施形態におけるプラズマCVD装置1の構成を示す概略断面図である。
本実施形態のプラズマCVD装置は、真空処理槽の内部空間に配された第一電極(上部電極)と、内部空間において第一電極と対向配置され、基体(被処理体)を載置するとともに温度制御手段を内在した第二電極(下部電極)と、第一電極の第二電極側に設けられ、基体と対向配置されたシャワープレートと、第一電極に対して2MHz以上の高周波交流電圧を印加する第一電源と、第二電極に対して100kHz以上1MHz以下の低周波交流電圧を印加する第二電源と、第一電極とシャワープレートとの間に位置する空間内に、真空処理槽の外部からプロセスガスを導入する手段と、真空処理槽の内部空間を所望の圧力に調整する排気手段と、少なくとも具備してなる。
そして、本実施形態のプラズマCVD装置では、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔(T/S)が、15mm以上40mm以下である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a plasma CVD apparatus 1 in the present embodiment.
The plasma CVD apparatus according to the present embodiment has a first electrode (upper electrode) disposed in the internal space of the vacuum processing tank, and is disposed to face the first electrode in the internal space, and places a substrate (object to be processed) thereon. A second electrode (lower electrode) having a temperature control means, a shower plate provided on the second electrode side of the first electrode and arranged to face the base, and a high-frequency AC voltage of 2 MHz or more with respect to the first electrode In the space located between the first power source to be applied, the second power source to apply a low frequency AC voltage of 100 kHz to 1 MHz to the second electrode, and the first electrode and the shower plate, At least a means for introducing a process gas from the outside and an exhaust means for adjusting the internal space of the vacuum processing tank to a desired pressure are provided.
And in the plasma CVD apparatus of this embodiment, the space | interval (T / S) of the surface which mounts a base | substrate in a 2nd electrode, and the surface which opposes a 2nd electrode in a shower plate is 15 mm or more and 40 mm or less.

図1に示すように、プラズマCVD装置1は、反応室である成膜空間(内部空間)2aを有する処理室101を含む。処理室101は、真空チャンバ(真空処理槽)2と、電極フランジ(第一電極(上部電極))4と、絶縁フランジ81とを含む。絶縁フランジ81は、真空チャンバ2及び電極フランジ4に挟まれている。   As shown in FIG. 1, the plasma CVD apparatus 1 includes a processing chamber 101 having a film formation space (internal space) 2a which is a reaction chamber. The processing chamber 101 includes a vacuum chamber (vacuum processing tank) 2, an electrode flange (first electrode (upper electrode)) 4, and an insulating flange 81. The insulating flange 81 is sandwiched between the vacuum chamber 2 and the electrode flange 4.

真空チャンバ2の底部11には、開口部が形成されている。この開口部には支柱25が挿通され、支柱25は真空チャンバ2の下部に配置されている。支柱25の先端(真空チャンバ2内)には、第二電極(支持部,下部電極)15が接続されている。第二電極15は、板状のヒータ(温度制御手段)16を内在する。また、真空チャンバ2には、排気管27が接続されている。排気管27の先端には、真空ポンプ28が設けられている。真空ポンプ28は、真空チャンバ2内が真空状態となるように減圧する。   An opening is formed in the bottom 11 of the vacuum chamber 2. A support column 25 is inserted into the opening, and the support column 25 is disposed in the lower portion of the vacuum chamber 2. A second electrode (support portion, lower electrode) 15 is connected to the tip of the support column 25 (in the vacuum chamber 2). The second electrode 15 includes a plate heater (temperature control means) 16. Further, an exhaust pipe 27 is connected to the vacuum chamber 2. A vacuum pump 28 is provided at the tip of the exhaust pipe 27. The vacuum pump 28 reduces the pressure so that the inside of the vacuum chamber 2 is in a vacuum state.

また、支柱25は、真空チャンバ2の外部に設けられた昇降機構(不図示)に接続されており、基体(被処理体)10の鉛直方向において上下に移動可能である。つまり、支柱25の先端に接続されている第二電極15は、上下方向に昇降可能に構成されている。また、真空チャンバ2の外部においては、支柱25の外周を覆うようにベローズ(不図示)が設けられている。   The support column 25 is connected to an elevating mechanism (not shown) provided outside the vacuum chamber 2, and can move up and down in the vertical direction of the base body (object to be processed) 10. In other words, the second electrode 15 connected to the tip of the support column 25 is configured to be movable up and down. A bellows (not shown) is provided outside the vacuum chamber 2 so as to cover the outer periphery of the support column 25.

電極フランジ4は、上壁41と周壁43とを有する。電極フランジ4は、開口部が基体10の鉛直方向において下方に位置するように配置されている。また、電極フランジ4の開口部には、シャワープレート5が取り付けられている。これにより、電極フランジ4とシャワープレート5との間に空間24が形成されている。
また、電極フランジ4は、シャワープレート5と対向する上壁41を有する。上壁41には、ガス導入口42が設けられている。
また、処理室101の外部に設けられたプロセスガス供給部21とガス導入口42との間には、ガス導入管7が設けられている。ガス導入管7の一端は、ガス導入口42に接続され、他端は、プロセスガス供給部21に接続されている。ガス導入管7を通じて、プロセスガス供給部21から空間24にプロセスガスが供給される。即ち、空間24は、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能する。
The electrode flange 4 has an upper wall 41 and a peripheral wall 43. The electrode flange 4 is disposed so that the opening is positioned below in the vertical direction of the base body 10. A shower plate 5 is attached to the opening of the electrode flange 4. Thereby, a space 24 is formed between the electrode flange 4 and the shower plate 5.
The electrode flange 4 has an upper wall 41 that faces the shower plate 5. A gas inlet 42 is provided in the upper wall 41.
In addition, a gas introduction pipe 7 is provided between the process gas supply unit 21 and the gas introduction port 42 provided outside the processing chamber 101. One end of the gas introduction pipe 7 is connected to the gas introduction port 42, and the other end is connected to the process gas supply unit 21. Process gas is supplied from the process gas supply unit 21 to the space 24 through the gas introduction pipe 7. That is, the space 24 functions as a gas introduction space into which process gas is introduced.

電極フランジ4とシャワープレート5は、それぞれ導電材で構成されており、電極フランジ4は処理室101の外部に設けられたRF電源(第一電源)9に電気的に接続されている。RF電源9は、電極フランジ4に対して2MHz以上の高周波交流電圧を印加する、高周波電源である。即ち、電極フランジ4、及びシャワープレート5はカソード電極として構成されている。シャワープレート5には、複数のガス噴出口6が形成されている。空間24内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口6から真空チャンバ2内の成膜空間2aに噴出される。   The electrode flange 4 and the shower plate 5 are each made of a conductive material, and the electrode flange 4 is electrically connected to an RF power source (first power source) 9 provided outside the processing chamber 101. The RF power source 9 is a high frequency power source that applies a high frequency AC voltage of 2 MHz or more to the electrode flange 4. That is, the electrode flange 4 and the shower plate 5 are configured as cathode electrodes. A plurality of gas jets 6 are formed in the shower plate 5. The process gas introduced into the space 24 is ejected from the gas ejection port 6 into the film formation space 2 a in the vacuum chamber 2.

プロセスガス供給部21からガス導入管7及びガス導入口42を通じて空間24に導入されたプロセスガスは、シャワープレート5のガス噴出口6を通じて、真空チャンバ2内に噴出される。
空間24はシャワープレート5の上流側の空間であり、真空チャンバ2内はシャワープレート5の下流側の空間である。
The process gas introduced from the process gas supply unit 21 into the space 24 through the gas introduction pipe 7 and the gas introduction port 42 is ejected into the vacuum chamber 2 through the gas ejection port 6 of the shower plate 5.
The space 24 is a space on the upstream side of the shower plate 5, and the inside of the vacuum chamber 2 is a space on the downstream side of the shower plate 5.

第二電極15は、表面が平坦に形成された板状の部材である。第二電極15の上面には、基体10が載置される。第二電極15は、接地電極、つまりアノード電極として機能する。   The second electrode 15 is a plate-like member having a flat surface. The base body 10 is placed on the upper surface of the second electrode 15. The second electrode 15 functions as a ground electrode, that is, an anode electrode.

第二電極15上に基体10が配置された状態で、ガス噴出口6からプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基体10の処理面10a上の空間に供給される。
また、第二電極の内部にはヒータ16が設けられている。ヒータによって第二電極の温度が所定の温度に調整される。
When the process gas is ejected from the gas ejection port 6 in a state where the substrate 10 is disposed on the second electrode 15, the process gas is supplied to the space on the processing surface 10 a of the substrate 10.
A heater 16 is provided inside the second electrode. The temperature of the second electrode is adjusted to a predetermined temperature by the heater.

更に、第二電極15の外周縁には、第二電極15と真空チャンバ2との間を接続するように複数のアース30が略等間隔で配設されている。アース30は、例えば、ニッケル系合金又はアルミ合金などで構成されている。   Further, a plurality of grounds 30 are arranged at substantially equal intervals on the outer peripheral edge of the second electrode 15 so as to connect the second electrode 15 and the vacuum chamber 2. The ground 30 is made of, for example, a nickel-based alloy or an aluminum alloy.

第二電極15には、第二電源17が接続されている。この第二電源17は、100kHz以上1MHz以下の低周波交流電圧(バイアス電圧)を印加する、高周波電源である。交流電圧を受ける第二電極は、成膜空間2aにプラズマが生成されるとき、プラズマ空間に対して負電位、すなわちカソードとして機能してイオン粒子を基体10に引き込み、基体10に対するイオン粒子の直進性を向上させる。これによりプラズマで分解された原料ガスを円滑に基体方向に送ることができ、成膜速度あるいは薄膜の配向性が向上する。
これにより、高アスペクト比を有する構造(例えば微細孔)内部に薄膜を形成する場合、薄膜の被覆性(カバレージ)を向上することができる。
さらに、例えば後述する実施例にて示されるように、成膜速度を変えることなく、バイアスパワーを変化させることにより、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、+(プラス)〜0〜−(マイナス)の範囲で広範囲に制御することができる。
A second power source 17 is connected to the second electrode 15. The second power source 17 is a high frequency power source that applies a low frequency AC voltage (bias voltage) of 100 kHz to 1 MHz. When the plasma is generated in the film formation space 2a, the second electrode that receives the AC voltage functions as a negative potential with respect to the plasma space, that is, as a cathode, and draws the ionic particles into the substrate 10 so that the ionic particles travel straight with respect to the substrate 10. Improve sexiness. As a result, the source gas decomposed by the plasma can be smoothly fed toward the substrate, and the film formation speed or the orientation of the thin film is improved.
Thereby, when forming a thin film inside the structure (for example, micropore) which has a high aspect ratio, the coverage (coverage) of a thin film can be improved.
Further, for example, as shown in Examples described later, by changing the bias power without changing the film formation rate, the internal stress, which is one of the characteristics of the obtained thin film, is changed from + (plus) to 0. It can be controlled over a wide range in the range of-(minus).

そして、本実施形態のプラズマCVD装置1では、第二電極15において基体10を載置する上面15aと、シャワープレート5において第二電極15と対向する面5aとの間隔(T/S)が、15mm以上40mm以下である。
本実施形態のプラズマCVD装置1によれば、第二電極15において基体10を載置する面15aと、シャワープレート5において第二電極15と対向する面5aとの間隔(T/S)を、15mm以上40mm以下とすることにより、導入されたプロセスガスの存在する空間が広くなる。すなわち、成膜空間2aにより多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、低温でも効率的に成膜することができる。その結果、本発明のプラズマCVD装置1では、成膜速度を維持しつつ、従来(190℃以上)より低温域(180℃以下)においても、効率的に成膜することができる。特に、本発明のプラズマCVD装置1は、降伏電圧(BV)特性に優れたシリコン酸化膜の形成に寄与する。
And in the plasma CVD apparatus 1 of this embodiment, the space | interval (T / S) of the upper surface 15a which mounts the base | substrate 10 in the 2nd electrode 15, and the surface 5a which opposes the 2nd electrode 15 in the shower plate 5 is set. It is 15 mm or more and 40 mm or less.
According to the plasma CVD apparatus 1 of the present embodiment, the distance (T / S) between the surface 15a on which the substrate 10 is placed in the second electrode 15 and the surface 5a facing the second electrode 15 in the shower plate 5 is By setting it to 15 mm or more and 40 mm or less, the space where the introduced process gas exists becomes wide. That is, a large amount of gas can be introduced into the film formation space 2a, thereby promoting the decomposition of the process gas. As a result, the film can be efficiently formed even at a low temperature. As a result, the plasma CVD apparatus 1 of the present invention can efficiently form a film even in a lower temperature range (180 ° C. or lower) than the conventional one (190 ° C. or higher) while maintaining the film forming speed. In particular, the plasma CVD apparatus 1 of the present invention contributes to the formation of a silicon oxide film having excellent breakdown voltage (BV) characteristics.

具体的には、後述する実施例にて示されるように、T/Sを、15mm以上40mm以下の範囲とすることで、このプラズマCVD装置1を用いて得られる薄膜の特性の一つである、降伏電圧(BV)を、大幅に向上することができる。
すなわち、T/Sを、上記範囲内で大きくすることにより、薄膜の降伏電圧を大きくすることができる。T/Sが、15mmよりも小さいと、得られる薄膜の降伏電圧が小さくなってしまう。一方、T/Sが、40mmよりも大きいと、降伏電圧の向上効果が、十分に得られない。
これにより、このCVD成膜装置1では、得られる膜の特性を維持しつつ、従来よりも低温(例えば200℃以下)で成膜を行うことができる。
Specifically, as shown in the examples described later, by setting T / S in the range of 15 mm to 40 mm, it is one of the characteristics of the thin film obtained using this plasma CVD apparatus 1. The breakdown voltage (BV) can be greatly improved.
That is, the breakdown voltage of the thin film can be increased by increasing T / S within the above range. When T / S is smaller than 15 mm, the breakdown voltage of the obtained thin film becomes small. On the other hand, if T / S is larger than 40 mm, the effect of improving the breakdown voltage cannot be obtained sufficiently.
Thereby, in this CVD film-forming apparatus 1, film formation can be performed at a lower temperature (for example, 200 ° C. or lower) than the conventional one while maintaining the characteristics of the obtained film.

次に、プラズマCVD装置1を用いて基板10の処理面10aに薄膜を形成する場合の作用について説明する。なお、ここでは、薄膜としてシリコン酸化膜を形成する場合を例に挙げて説明する。
まず、真空ポンプ28を用いて真空チャンバ2内を減圧する。
真空チャンバ2内が真空に維持された状態で、基体10は真空チャンバ2内の成膜空間2aに搬入され、第二電極15上に載置される。
ここで、基体10を載置する前は、第二電極15は真空チャンバ2内の下方に位置している。つまり、基体10が搬入される前においては、第二電極15とシャワープレート5との間隔が広くなっているので、ロボットアーム(不図示)を用いて基体10を第二電極15上に容易に載置することができる。
Next, an operation when a thin film is formed on the processing surface 10a of the substrate 10 using the plasma CVD apparatus 1 will be described. Here, a case where a silicon oxide film is formed as a thin film will be described as an example.
First, the vacuum chamber 2 is depressurized using the vacuum pump 28.
With the vacuum chamber 2 maintained in a vacuum, the substrate 10 is carried into the film formation space 2 a in the vacuum chamber 2 and placed on the second electrode 15.
Here, the second electrode 15 is positioned below the vacuum chamber 2 before the substrate 10 is placed. That is, before the base 10 is carried in, the distance between the second electrode 15 and the shower plate 5 is wide, so that the base 10 can be easily placed on the second electrode 15 using a robot arm (not shown). Can be placed.

基体10が第二電極15上に載置された後には、昇降機構(不図示)が起動し、支柱25が上方へ押し上げられ、第二電極15上に載置された基体10も上方へ移動する。これによって、適切に成膜を行うために必要な間隔になるようにシャワープレート5と基体10との間隔が所望に決定され、この間隔が維持される。ここで、シャワープレート5と基体10との間隔は、基体10上に膜を形成するために適した距離に保持される。   After the base body 10 is placed on the second electrode 15, an elevating mechanism (not shown) is activated, the support column 25 is pushed upward, and the base body 10 placed on the second electrode 15 also moves upward. To do. As a result, the distance between the shower plate 5 and the substrate 10 is determined as desired so that the distance is necessary for proper film formation, and this distance is maintained. Here, the distance between the shower plate 5 and the base 10 is maintained at a distance suitable for forming a film on the base 10.

具体的に、第二電極15において基体10を載置する上面15aと、シャワープレート5において第二電極15と対向する面5aとの間隔(T/S)が、15mm以上40mm以下に設定される。これにより、導入されたプロセスガスの存在する空間を広くすることができる。すなわち、成膜空間2aにより多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、従来(190℃以上)より低温域(180℃以下)においても、効率的に成膜することができる。その結果、成膜速度を維持しつつ、より低温(例えば180℃以下)のプロセス温度で成膜可能である。   Specifically, the distance (T / S) between the upper surface 15a on which the substrate 10 is placed in the second electrode 15 and the surface 5a facing the second electrode 15 in the shower plate 5 is set to 15 mm or more and 40 mm or less. . Thereby, the space where the introduced process gas exists can be widened. That is, a large amount of gas can be introduced into the film formation space 2a, thereby promoting the decomposition of the process gas. As a result, it is possible to efficiently form a film even in a lower temperature range (180 ° C. or lower) than the conventional one (190 ° C. or higher). As a result, film formation can be performed at a lower process temperature (for example, 180 ° C. or lower) while maintaining the film formation rate.

その後、プロセスガス供給部21からガス導入管7及びガス導入口42を介して第一空間24aにプロセスガスが導入される。
特に本実施形態では、プロセスガスの原料としてテトラエトキシシラン(略してTEOS、正珪酸四エチル(Si(OC)またはモノシラン(SiH)を用いる。これにより、基体10上に、シリコン酸化膜を形成することができる。また、プロセスガスの流量を大きくすることにより、成膜速度を向上することができる。すなわち、高速成膜化を実現することができる。
続いて、シャワープレート5のガス噴出口6を通って真空チャンバ2内の成膜空間2aにプロセスガスが供給される。
このとき、成膜空間2aの圧力Peは、シャワープレート5のコンダクタンスAによって減少される。
Thereafter, the process gas is introduced into the first space 24 a from the process gas supply unit 21 through the gas introduction pipe 7 and the gas introduction port 42.
In particular, in the present embodiment, tetraethoxysilane (abbreviated as TEOS, tetraethyl silicate (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) or monosilane (SiH 4 ) is used as a raw material of the process gas. A silicon oxide film can be formed, and the film formation rate can be improved by increasing the flow rate of the process gas, that is, high-speed film formation can be realized.
Subsequently, the process gas is supplied to the film formation space 2 a in the vacuum chamber 2 through the gas ejection port 6 of the shower plate 5.
At this time, the pressure Pe in the film formation space 2 a is reduced by the conductance A of the shower plate 5.

次に、RF電源9を起動して電極フランジ4に高周波電圧を印加する。
このとき、電極フランジ4は絶縁フランジ81を介して真空チャンバ2とは電気的に絶縁されている。また、真空チャンバ2は、接地されている。
このような構造において、シャワープレート5と第二電極15との間に高周波電圧が印加されて放電が生じ、電極フランジ4に設けられているシャワープレート5と基体10の処理面10aとの間にプラズマが発生する。
Next, the RF power source 9 is activated to apply a high frequency voltage to the electrode flange 4.
At this time, the electrode flange 4 is electrically insulated from the vacuum chamber 2 via the insulating flange 81. The vacuum chamber 2 is grounded.
In such a structure, a high frequency voltage is applied between the shower plate 5 and the second electrode 15 to generate a discharge, and between the shower plate 5 provided on the electrode flange 4 and the processing surface 10a of the base 10. Plasma is generated.

こうして発生したプラズマ内でプロセスガスが分解され、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基体10の処理面10aで気相成長反応が生じ、薄膜が処理面10a上に成膜される。このとき、基体10に第二電源17からバイアス電圧を印加することで、プラズマで分解された原料ガスを円滑に基体方向に送ることができ、成膜速度あるいは薄膜の配向性が向上する。
具体的には、本実施形態の成膜方法では、基体10上にシリコン酸化膜を形成する成膜速度[nm/min]が、80以上360以下である。本実施形態の成膜方法によれば、TEOS流量を変化させるだけで、成膜速度[nm/min]を、80以上360以下と、4.5倍程度まで向上させることも可能となる。また、この範囲において、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、+(プラス)〜0〜−(マイナス)の範囲で広範囲に制御することができる。
The process gas is decomposed in the plasma generated in this way to obtain a plasma process gas, a vapor phase growth reaction occurs on the processing surface 10a of the substrate 10, and a thin film is formed on the processing surface 10a. At this time, by applying a bias voltage to the substrate 10 from the second power source 17, the source gas decomposed by the plasma can be smoothly fed toward the substrate, and the film formation speed or the orientation of the thin film is improved.
Specifically, in the film formation method of the present embodiment, the film formation rate [nm / min] for forming the silicon oxide film on the substrate 10 is 80 or more and 360 or less. According to the film formation method of the present embodiment, the film formation rate [nm / min] can be increased to about 80 to 360, or about 4.5 times, simply by changing the TEOS flow rate. In this range, by changing the bias power, the internal stress, which is one of the characteristics of the obtained thin film, can be controlled in a wide range from + (plus) to 0- (minus).

図1に示したような装置を用いて、シリコン酸化膜を成膜し、その特性を評価した。
(成膜条件)
特にことわりがない限り、成膜条件は、以下の通りとした。
基体は、直径300mmのシリコン基板乃至はガラス接合基板を用いた。RF電源9のRFパワー出力が1000Wであった。バイアス出力は200Wであった。第二電極15の基体載置面15aと、シャワープレートの面5aとの間隔(T/S)は、30mmに設定した。 第二電極(ヒーター)の温度は130℃とした。
また、成膜空間2aの圧力が100Paになるように基体10の処理面10aにシリコン酸化膜を形成した。
なお、プロセスガス供給部21から空間24へ導入されるプロセスガスの種類及び流量としては、30(sccm)のTEOSと、850(sccm)のO(酸素)との混合ガスを用いた。
Using a device as shown in FIG. 1, a silicon oxide film was formed and its characteristics were evaluated.
(Deposition conditions)
Unless otherwise specified, the film forming conditions were as follows.
As the substrate, a silicon substrate having a diameter of 300 mm or a glass bonding substrate was used. The RF power output of the RF power source 9 was 1000 W. The bias output was 200W. The distance (T / S) between the substrate mounting surface 15a of the second electrode 15 and the surface 5a of the shower plate was set to 30 mm. The temperature of the second electrode (heater) was 130 ° C.
Further, a silicon oxide film was formed on the processing surface 10a of the base 10 so that the pressure in the film formation space 2a was 100 Pa.
Note that a mixed gas of 30 (sccm) TEOS and 850 (sccm) O 2 (oxygen) was used as the type and flow rate of the process gas introduced into the space 24 from the process gas supply unit 21.

図2は、T/Sを変えて成膜を行い、得られた薄膜の降伏電圧(BV)との関係を示したグラフである。
図2から明らかなように、T/Sが大きくなるほど、得られる薄膜の降伏電圧も大きくなっていることがわかる。特に、T/Sが、15mm以上40mm以下の範囲で、薄膜の降伏電圧を、大幅に向上することができる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship with the breakdown voltage (BV) of the thin film obtained by changing the T / S.
As is apparent from FIG. 2, it can be seen that as the T / S increases, the breakdown voltage of the obtained thin film increases. In particular, when the T / S is in the range of 15 mm to 40 mm, the breakdown voltage of the thin film can be greatly improved.

また、図3は、印加されるバイアスパワーを変えて成膜を行い、得られた薄膜の内部応力との関係を示したグラフである。
図3から明らかなように、バイアスパワーを変化させることにより、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を+(プラス)〜0〜−(マイナス)の範囲で広範囲に制御することができることがわかる。このとき、バイアスパワーを変化させても、成膜速度はほとんど変化していない。
FIG. 3 is a graph showing the relationship with the internal stress of the thin film obtained by changing the applied bias power.
As can be seen from FIG. 3, by changing the bias power, the internal stress, which is one of the characteristics of the obtained thin film, can be controlled in a wide range from + (plus) to 0-(minus). I understand. At this time, even when the bias power is changed, the film forming speed is hardly changed.

また、図4は、TEOSの流量を変えて成膜を行い、TEOSの流量と成膜速度との関係を示す、グラフである。
図4から明らかなように、プロセスガスの流量を大きくすることにより、成膜速度[nm/min]を、80以上360以下と、4.5倍程度まで向上していることがわかる。すなわち、高速成膜化を実現することができる。また、図3および図4から、成膜速度[nm/min]が80以上360以下の範囲において、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、+(プラス)〜0〜−(マイナス)の範囲で広範囲に制御することができることがわかる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the TEOS flow rate and the film formation rate when film formation is performed while changing the TEOS flow rate.
As is apparent from FIG. 4, it can be seen that by increasing the flow rate of the process gas, the film formation rate [nm / min] is improved by about 4.5 times to 80 to 360. That is, high-speed film formation can be realized. 3 and 4, the internal stress, which is one of the characteristics of the thin film obtained by changing the bias power when the film formation rate [nm / min] is in the range of 80 to 360, is expressed as + ( It can be seen that a wide range of control is possible in the range of (plus) to 0 to-(minus).

図5は、基体の被処理面とシャワープレートとの間の距離(E/S)を14mmのナローエッジとした従来のプラズマCVD装置と、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔(T/S)を30mmとした本発明のプラズマCVD装置とを用いて各々作製したシリコン酸化膜について、電流−電圧特性を評価した結果を示すグラフである。
また、本発明のプラズマCVD装置において成膜速度を変えて成膜を行い、得られた薄膜について、膜の特性(内部応力、降伏電圧)を評価した。その結果を表1に示す。表1に示した降伏電圧は、1×10−8[A/cm]の場合である。
FIG. 5 shows a conventional plasma CVD apparatus in which the distance (E / S) between the surface to be processed of the substrate and the shower plate is a narrow edge of 14 mm, the surface on which the substrate is placed on the second electrode, and the shower plate 5 is a graph showing the results of evaluating the current-voltage characteristics of the silicon oxide films produced using the plasma CVD apparatus of the present invention in which the distance (T / S) between the second electrode and the surface facing the second electrode is 30 mm. is there.
Further, film formation was carried out at a film formation rate in the plasma CVD apparatus of the present invention, and film characteristics (internal stress, yield voltage) were evaluated for the obtained thin film. The results are shown in Table 1. The breakdown voltage shown in Table 1 is for 1 × 10 −8 [A / cm 2 ].

図5および表1から、以下の点が明らかとなった。
(a1)図5より、本発明のプラズマCVD装置によれば、ステージ(第二電極)の温度が130℃(基体の温度が150℃)と、従来と比べて低温での成膜であっても、得られる薄膜の降伏電圧を著しく改善できることがわかる。たとえば、耐圧2[MV/cm]を実現する場合、従来の装置を用いて作製したシリコン酸化膜では約10−5[A/cm]を要する。これに対して、本発明の装置を用いて作製したシリコン酸化膜では約10−8[A/cm]以下まで著しく低減できる。次世代とされる耐圧5[MV/cm]であっても、本発明の装置を用いて作製したシリコン酸化膜では約10−5[A/cm]にて達成可能である。
(a2)表1より、成膜速度を下げることにより、作製されたシリコン酸化膜の内部応力が倍増し、降伏電圧が23倍も高くなることが分かった。本発明の装置によれば、このような特性を備えたシリコン酸化膜を、従来より低温(180℃以下)にて形成できる。
上述した結果より、本発明に係るプラズマCVD装置及びこれを用いた成膜方法によれば、成膜速度を維持しつつ、より低温(例えば180℃以下)のプロセス温度で成膜可能であることが確認された。
From FIG. 5 and Table 1, the following points became clear.
(A1) From FIG. 5, according to the plasma CVD apparatus of the present invention, the temperature of the stage (second electrode) is 130 ° C. (the temperature of the substrate is 150 ° C.), which is a film formation at a lower temperature than the conventional one. It can also be seen that the breakdown voltage of the resulting thin film can be significantly improved. For example, when realizing a withstand voltage of 2 [MV / cm], a silicon oxide film manufactured using a conventional apparatus requires about 10 −5 [A / cm 2 ]. In contrast, the silicon oxide film manufactured using the apparatus of the present invention can be remarkably reduced to about 10 −8 [A / cm 2 ] or less. Even with a breakdown voltage of 5 [MV / cm], which is considered to be the next generation, it can be achieved at about 10 −5 [A / cm 2 ] with a silicon oxide film manufactured using the apparatus of the present invention.
(A2) From Table 1, it was found that by lowering the deposition rate, the internal stress of the produced silicon oxide film doubled and the breakdown voltage increased 23 times. According to the apparatus of the present invention, a silicon oxide film having such characteristics can be formed at a lower temperature (180 ° C. or lower) than the conventional one.
From the above results, according to the plasma CVD apparatus and the film forming method using the same according to the present invention, it is possible to form a film at a lower process temperature (for example, 180 ° C. or lower) while maintaining the film forming speed. Was confirmed.

つぎに、図1に示すCVD成膜装置を用いて、直径10μm×深さ55μmの微細孔(トレンチ)の内部に、シリコン酸化膜を成膜し、孔の各部における薄膜の膜厚および被覆率を評価した。
なお、プロセスガスとしてTEOSを用い、基体温度は180℃とした。成膜速度は150nm/分以上とした。
図6は、微細孔内部に薄膜が形成された様子を示す側断面の写真である。左側の写真は基体の中央部(センター)に位置する微細孔であり、右側の写真は基体の周縁部(エッジ)に位置する微細孔である。左右の写真において下段は上段の微細孔におけるボトム付近を拡大して示す写真である。
ここで、基体の中央部(センター)とは、上述した四角形をなす基体(縦 mm×横 mmのガラス基板)における対角線の交点近傍であり、基体の周縁部(エッジ)とは、基体の側面から内側に mmの地点近傍である。
Next, using the CVD film forming apparatus shown in FIG. 1, a silicon oxide film is formed in a micro hole (trench) having a diameter of 10 μm and a depth of 55 μm, and the film thickness and coverage of the thin film in each part of the hole Evaluated.
Note that TEOS was used as the process gas, and the substrate temperature was 180 ° C. The film formation rate was 150 nm / min or more.
FIG. 6 is a photograph of a side cross section showing a state in which a thin film has been formed inside the micropore. The photograph on the left is a fine hole located at the center (center) of the substrate, and the photograph on the right is a fine hole located at the peripheral edge (edge) of the substrate. In the left and right photographs, the lower part is an enlarged photograph showing the vicinity of the bottom in the upper fine hole.
Here, the central portion (center) of the substrate is the vicinity of the intersection of diagonal lines in the above-described rectangular substrate (longitudinal mm × horizontal mm glass substrate), and the peripheral portion (edge) of the substrate is the side surface of the substrate It is near the point of mm from the inside.

表2は、図6の写真から測定された、微細孔の開口部周縁および内部における薄膜の膜厚と被覆率である。ここで、「被覆率」とは、各測定位置における膜厚をトップにおける膜厚により除し、100倍した数値である。
微細孔の開口部周縁および内部における薄膜の膜厚測定は、次の5箇所の位置において行った。
トップ:微細孔の開口部が配された面において開口部周縁の位置。
トップサイド:微細孔の内側面において開口部側から見て1/4程度の深さ位置。
ミドルサイド:微細孔の内側面において開口部側から見て1/2程度の深さ位置。
ボトムサイド:微細孔の内側面において開口部側から見て3/4程度の深さ位置。
ボトム:微細孔の内底面において中央部の位置。
Table 2 shows the film thickness and coverage of the thin film at the periphery and inside of the opening of the micropore, as measured from the photograph of FIG. Here, the “coverage” is a numerical value obtained by dividing the film thickness at each measurement position by the film thickness at the top and multiplying by 100.
The film thickness of the thin film at the periphery and inside of the opening of the fine hole was measured at the following five positions.
Top: Position of the periphery of the opening on the surface on which the opening of the fine hole is arranged.
Top side: A depth position of about ¼ when viewed from the opening side on the inner surface of the micropore.
Middle side: A depth position of about ½ when viewed from the opening side on the inner surface of the micropore.
Bottom side: A depth position of about 3/4 when viewed from the opening side on the inner surface of the micropore.
Bottom: The position of the central portion on the inner bottom surface of the micropore.

図6および表2から、以下の点が明らかとなった。
(b1)図6に示す写真より、本発明の装置を用いることにより、高アスペクト比を有する微細孔内部に薄膜を形成する場合であっても、孔底面まで薄膜を形成できた。
(b2)開口部周縁と比較して、微細孔の内側面や内底面においても、20%前後の被覆率が得られた。
ゆえに、本発明に係るプラズマCVD装置及びこれを用いた成膜方法は、高アスペクト比を有する微細孔の内部(内側面や内底面)に対し、180℃以下の低温にて、被覆性に優れ、欠陥の少ない緻密な膜の形成に貢献する。
The following points became clear from FIG. 6 and Table 2.
(B1) From the photograph shown in FIG. 6, by using the apparatus of the present invention, the thin film could be formed to the bottom of the hole even when the thin film was formed inside the fine hole having a high aspect ratio.
(B2) Compared with the periphery of the opening, a coverage of about 20% was obtained also on the inner surface and inner bottom surface of the micropore.
Therefore, the plasma CVD apparatus and the film forming method using the same according to the present invention have excellent coverage at a low temperature of 180 ° C. or lower with respect to the inside (inner side surface and inner bottom surface) of the micropore having a high aspect ratio. This contributes to the formation of a dense film with few defects.

以上の結果から、従来は、200℃以上の高温が必要であったのに対して、本発明によれば、例えば180度以下の、従来に比べて著しく低温で成膜を行うことができるとともに、優れた降伏電圧特性を有する、良好な膜質を実現することも可能である。
特に、TEOS流量を変化させるだけで、成膜速度を4.5倍程度まで向上させることが可能となった。また、この範囲において、バイアスパワーを変化させることにより、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、+(プラス)〜0〜−(マイナス)の範囲で広範囲に制御することも可能であることが確認された。
From the above results, the conventional method required a high temperature of 200 ° C. or higher, but according to the present invention, for example, the film can be formed at a significantly lower temperature than that of the conventional method, for example, 180 degrees or less. It is also possible to achieve good film quality with excellent breakdown voltage characteristics.
In particular, it is possible to improve the film formation rate to about 4.5 times only by changing the TEOS flow rate. In this range, it is also possible to control the internal stress, which is one of the characteristics of the obtained thin film, in a wide range from + (plus) to 0 to-(minus) by changing the bias power. It was confirmed that there was.

以上、本発明の実施形態として、具体例を挙げて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The embodiments of the present invention have been described with specific examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are made without departing from the spirit of the present invention. It is possible.

以上詳述したように、本発明は、プラズマCVD装置およびそれを用いた成膜方法に適用可能である。   As described above in detail, the present invention is applicable to a plasma CVD apparatus and a film forming method using the same.

1 プラズマCVD装置、2 真空チャンバ(真空処理槽)、2a 成膜空間(内部空間)、4 電極フランジ(第一電極)、5 シャワープレート、5a 面、6 ガス噴出口、7 ガス導入管、9 RF電源(第一電源)、10 基体(被処理体)、10a 処理面、24 空間、15 第二電極(アノード電極)、15a 面、16 ヒータ(温度制御手段)、17 第二電源、21 プロセスガス供給部、42 ガス導入口、81 絶縁フランジ、101 処理室。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma CVD apparatus, 2 Vacuum chamber (vacuum processing tank), 2a Film-forming space (internal space), 4 Electrode flange (1st electrode), 5 Shower plate, 5a surface, 6 Gas ejection port, 7 Gas introduction pipe, 9 RF power source (first power source), 10 substrate (object to be processed), 10a processing surface, 24 space, 15 second electrode (anode electrode), 15a surface, 16 heater (temperature control means), 17 second power source, 21 process Gas supply unit, 42 gas inlet, 81 insulating flange, 101 processing chamber.

Claims (3)

真空処理槽の内部空間に配された第一電極と、
前記内部空間において前記第一電極と対向配置され、基体を載置するとともに温度制御手段を内在した第二電極と、
前記第一電極の前記第二電極側に設けられ、前記基体と対向配置されたシャ。ワープレートと、
前記第一電極に対して2MHz以上の高周波交流電圧を印加する第一電源と、
前記第二電極に対して100kHz以上1MHz以下の低周波交流電圧を印加する第二電源と、
前記第一電極と前記シャワープレートとの間に位置する空間内に、前記真空処理槽の外部からプロセスガスを導入する手段と、
前記真空処理槽の内部空間を所望の圧力に調整する排気手段と、
を少なくとも具備してなるプラズマCVD装置であって、
前記第二電極において前記基体を載置する面と、前記シャワープレートにおいて前記第二電極と対向する面との間隔(T/S)が、15mm以上40mm以下であることを特徴とするプラズマCVD装置。
A first electrode disposed in the internal space of the vacuum processing tank;
A second electrode disposed opposite to the first electrode in the internal space, on which the substrate is placed and which has a temperature control means;
A shaft provided on the second electrode side of the first electrode and disposed opposite to the base. A warplate,
A first power source for applying a high-frequency AC voltage of 2 MHz or higher to the first electrode;
A second power source for applying a low-frequency AC voltage of 100 kHz to 1 MHz to the second electrode;
Means for introducing a process gas from the outside of the vacuum processing tank into the space located between the first electrode and the shower plate;
Exhaust means for adjusting the internal space of the vacuum processing tank to a desired pressure;
A plasma CVD apparatus comprising at least
A plasma CVD apparatus characterized in that an interval (T / S) between a surface of the second electrode on which the substrate is placed and a surface of the shower plate facing the second electrode is 15 mm or more and 40 mm or less. .
請求項1に記載のプラズマCVD装置を用いて基体上にシリコン酸化膜を形成する成膜方法であって、
プロセスガスの原料としてテトラエトキシシランまたはモノシランを用い、
成膜時における前記基体の温度[℃]が180以下であることを特徴とする成膜方法。
A film forming method for forming a silicon oxide film on a substrate using the plasma CVD apparatus according to claim 1,
Tetraethoxysilane or monosilane is used as a raw material for the process gas,
A film forming method, wherein the temperature [° C.] of the substrate during film formation is 180 or less.
請求項2に記載の成膜方法であって、
前記基体上にシリコン酸化膜を形成する成膜速度[nm/min]が80以上360以下であることを特徴とする成膜方法。
The film forming method according to claim 2,
A film formation method, wherein a film formation rate [nm / min] for forming a silicon oxide film on the substrate is 80 or more and 360 or less.
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